三極管是電子元件中最不可或缺的一種重要元器件,可以說(shuō),沒(méi)有三極管就沒(méi)有現(xiàn)代科技的發(fā)展。不管是收音機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)還是電腦、無(wú)人機(jī)甚至是現(xiàn)在流行的人工智能等等都離不開(kāi)這種“小東西”。三極管,對(duì)于電子愛(ài)好者或者電子工程師來(lái)說(shuō)是必須要熟知、能運(yùn)用自如的電子元件,對(duì)于三極管,我們初學(xué)者對(duì)它的學(xué)習(xí)就更有必要了,可以說(shuō)能深入學(xué)好三極管,能靈活運(yùn)用三極管就算你在電子之路上成功了三分之二了,可想而知它在電子電路中的重要程度了。
學(xué)習(xí)三極管,我們要從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合書本才能學(xué)得透徹;三極管的的知識(shí)點(diǎn)比較多,所以我會(huì)保持我的一貫的作風(fēng),盡量用最通俗的語(yǔ)言來(lái)幫助大家理解它。
三極管的原理
三極管的結(jié)構(gòu)原理其實(shí)和二極管的結(jié)構(gòu)原理非常的接近,我們前面已經(jīng)講過(guò)二極管的構(gòu)造原理了,(有興趣的小伙伴可以進(jìn)入我的頭條號(hào)查找)三極管只不過(guò)是比二極管多了一個(gè)PN結(jié)而已,我們知道單個(gè)PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕覀儼褍蓚€(gè)PN結(jié)相向結(jié)合在一起,它們就成了兩個(gè)理論上的二極管,但三極管多了一條引線,這條引線接在兩個(gè)PN結(jié)的中間極板上,我們叫它基極,其他的兩條引線我們叫它集電極和發(fā)射極。下圖示意為用模擬萬(wàn)用表測(cè)量NPN型三極管的方法;此圖可以看出兩個(gè)二極管陽(yáng)極串聯(lián)處即是基極,用字母B表示,集電極用字母C表示,發(fā)射極用字母E表示。
通俗地講,三極管的工作原理也可以用水龍頭和水流來(lái)代替。我們把水龍頭接在水管的中間,在水管入口接入水流,此時(shí)如果不打開(kāi)水龍頭的話,水管的另一側(cè)就不會(huì)有水流出,我們把水龍頭的閥門稍微打開(kāi)一點(diǎn)點(diǎn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)從水管的另一端流出了少量的水,此時(shí)流出的水從外表看起來(lái)不大,但它和你開(kāi)啟水龍頭的角度成正比,往往流出水的力量會(huì)比你打開(kāi)水龍頭用的力量稍大,我們繼續(xù)加大閥門的開(kāi)啟角度,隨之而來(lái)的水流也就會(huì)加大,當(dāng)出水口的水流和進(jìn)水口水流一樣大的時(shí)候無(wú)論我們?cè)僭趺醇哟笏堫^開(kāi)啟的角度,出水口的水流永遠(yuǎn)也不會(huì)繼續(xù)加大了,此時(shí)的情況可以表明水龍頭已經(jīng)進(jìn)入了飽和的狀態(tài),我們繼續(xù)加大控制閥但它的水流也就只有這么大了。我們用水龍頭閥門的角度來(lái)控制水流的過(guò)程就是三極管的放大過(guò)程,我們繼續(xù)加大控制閥的角度已經(jīng)無(wú)法再繼續(xù)加大水流的時(shí)候也就是三極管的飽和狀態(tài)了。我們把水龍頭的控制旋鈕就比喻成三極管的基極,我們把入水口比喻為三極管的集電極,把出水口比喻成了發(fā)射極;這也就是三極管的管腳定義了。
三極管按照材料分為兩種,硅材料和鍺材料。硅材料一般做成NPN型三極管而鍺材料一般做成PNP型三極管,由于早期硅材料加工工藝的缺乏導(dǎo)致早期的國(guó)產(chǎn)三極管大多用鍺材料,而鍺材料一般只能做成PNP型三極管,所以咱們以前的收音機(jī)里普遍都是PNP三極管,電路為公共正極。所謂公共正極就是說(shuō)PNP三極管的集電極為負(fù)極,發(fā)射機(jī)為正極,設(shè)計(jì)電路的時(shí)候?yàn)榱四軠p小高頻干擾,我們普遍在覆銅板上采用大面積的電源公共端接地,因?yàn)槿龢O管是機(jī)器的主要電子元件,所以會(huì)圍繞三極管來(lái)鋪設(shè)電源公共端,一般情況下公共端為發(fā)射極,而發(fā)射極必須接正電壓,所以致使大面積公共端都是正極,事實(shí)證明公共端接負(fù)極比接到正極更能有效的抑制再生震蕩和高頻干擾,所以現(xiàn)在的電器都改為了公共負(fù)極接地。說(shuō)了這么多題外話,我們接著說(shuō)另一種材料做的三極管:NPN型三極管,上面我們已經(jīng)間接的闡述了PNP三極管的特性,NPN則和PNP剛好相反,NPN型的三極管集電極必須接入正電壓,發(fā)射極則是負(fù)極電壓,它們的控制端子也就是基極B也是相反的,PNP的基極需要接入負(fù)電壓,而NPN的基極則是正電壓。
三極管無(wú)論是什么型的都只有三個(gè)電極,基極B、集電極C和發(fā)射極E。它們都有放大作用和開(kāi)關(guān)作用,基極的作用就是控制,它用小的電流來(lái)控制著集電極和發(fā)射極的大電流,就像是繼電器那樣,用小電源控制大電源一樣,基極的電流大小還決定著集電極和發(fā)射極是否飽和導(dǎo)通,使三極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。它們的集電極和發(fā)射極都可以是輸出端,但集電極輸出的電流要遠(yuǎn)大于發(fā)射極輸出的電流。
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